CC BY
22
УДК 574
БОТ: 10.24412/1728-323Х-2021-3-65-70
РЕГИОНАЛЬНАЯ СЕТЬ И РЕЗУЛЬТАТЫ РЕГИОНАЛЬНОГО
МОНИТОРИНГА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ
Ю. А. Прохоров, ведущий эксперт Министерства природных ресурсов и экологии Калужской области, prohorovya@adm.kaluga.ru, Калуга, Россия,
A. Д. Молодык, к. х. н., научный консультант ООО фирма «Экоаналитика», ag.molodyk@yandex.ru, Калуга, Россия,
И. Н. Лыков, д. б. н, профессор, научный руководитель Института естествознания и Медицинского института Калужского государственного университета им. К. Э. Циолковского, linprof47@yandex.ru, г. Калуга, Россия,
И. В. Маньшина, генеральный директор ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, г. Калуга, Россия,
Р. Р. Шошина, к. б. н., старший научный сотрудник ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, г. Калуга, Россия,
B. Е. Иванова, инженер ООО фирма «Экоаналитика», ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, г. Калуга, Россия
В статье представлен оригинальный подход к ведению регионального мониторинга поверхностных водных объектов, который позволяет объединить требования государственного мониторинга в рамках полномочий субъекта Российской Федерации с потребностями региона в информации об антропогенной составляющей. Мониторинг водных объектов является частью мониторинга природной среды в целом. В число его основных целей входят: своевременное выявление и прогнозирование изменений состояния водных объектов; разработка мер по предотвращению негативных последствий упомянутых изменений; оценка эффективности таких мер; информационное обеспечение управления в области использования и охраны водных объектов и водных ресурсов. Но часто наблюдения за химическим составом воды водных объектов направлены на получение данных об общем, суммарном загрязнении водотоков, без выделения антропогенной составляющей этого загрязнения. В статье рассмотрены критерии оптимизации региональной сети наблюдений с одновременным повышением ее информативности. Представлены результаты мониторинга поверхностных водных объектов Калужской области за 2012—2020 годы с оценкой общего загрязнения и его антропогенной составляющей. Выявлено, что антропогенная составляющая находится на уровне от 30 до 50 % общего загрязнения рек региона. Предложенная концепция позволяет оперативно выявлять источники антропогенного загрязнения рек и принимать управленческие решения, направленные на минимизацию техногенных воздействий.
Введение. Государственный мониторинг поверхностных водных объектов является подсистемой государственного экологического мониторинга и представляет собой систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния водных объектов. Он осуществляется рядом федеральных ведомств при участии уполномоченных органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации в пределах их компетенций [1]. Для повышения эффективности использования результатов мониторинга предлагаются концептуальные принципы организации и ведения м ониторинга на региональном уровне и методологические подходы для его реализации [2, 3].
Организация государственного мониторинга направлена на получение сведений об общем загрязнении водотоков без выделения его антропогенной составляющей [4]. Этот подход используется и для мониторинга на региональном уровне [5, 6] с целью сопоставимости полученной оценки качества воды с результатами общегосударственной системы мониторинга.
В то же время природоохранные органы субъекта РФ крайне заинтересованы именно в выявлении антропогенной составляющей загрязнения водных объектов, поскольку эта информация позволяет эффективно решать управленческие задачи по поддержанию и улучшению качества воды в реках региона.
В работе [7] предложены базовые принципы ведения регионального мониторинга поверхностных водных объектов путем объединения требований государственного мониторинга
The article presents an original approach to conducting regional monitoring of surface water bodies, which allows combining the requirements of state monitoring within the powers of a constituent entity of the Russian Federation with the needs of the region for information on the anthropogenic component. Monitoring of water bodies is part ofthe monitoring of the natural environment in general. Its main goals include: timely identification and forecasting of changes in the state of water bodies; development of measures to prevent the negative consequences of the mentioned changes; evaluating the effectiveness of such measures; information support of management in the field of the use and protection of water bodies and water resources. But the observations of the chemical composition of water in the water bodies are often aimed at obtaining the data on the general, total pollution of watercourses, without isolating the anthropogenic component of this pollution. The article discusses the criteria for optimizing the regional observation network with a simultaneous increase in its information content. The results of monitoring of the surface water bodies of the Kaluga Region for 2012—2020 are presented with an assessment of the total pollution and its anthropogenic component. It was revealed that the anthropogenic component is at the level of 30 % to 50 % of the total pollution of the rivers in the region. The proposed concept makes it possible to promptly identify sources of anthropogenic pollution of rivers and make management decisions aimed at minimizing tech-nogenic impacts.
Ключевые слова: мониторинг поверхностных водных объектов, региональная сеть мониторинга, антропогенное загрязнение, общее загрязнение, сбросы сточных вод.
Keywords: monitoring of surface water bodies, regional monitoring network, anthropogenic pollution, general pollution, wastewater discharges.
в рамках полномочий субъекта Российской Федерации (далее — общее загрязнение) с потребностями региона в информации об антропогенной составляющей (далее — антропогенное загрязнение). Такой подход наряду с оценкой общего состояния водотоков позволяет выделять антропогенную составляющую загрязнений, что дает возможность управлять сбросами и в конечном итоге улучшить экологическое состояние поверхностных водных объектов. В настоящей работе рассмотрены принципы формирования региональной сети мониторинга, оптимизированы показатели оценки качества воды и приведены обобщенные результаты мониторинга поверхностных водных объектов Калужской области, полученные с использованием предложенного подхода.
Для оценки качества воды принята д вухуровневая система, включающая в себя оценку общего загрязнения по 15 обязательным показателям [4], и оценка антропогенной составляющей по 6 наиболее значимым региональным показателям воздействия на водные объекты (аммоний, нитриты, БПК, фосфаты, АПАВ, нефтепродукты) [8]. Предложен также принцип формирования региональной сети мониторинга, включающий створы государственного мониторинга, располагающиеся в устьевых или приграничных участках рек, и створы производственного контроля водопользователей, расположенные в местах сброса сточных вод. Такой подход отвечает принципам построения наблюдательной сети в соответствии с [9], что позволяет сформировать массив данных, характеризующих качество водной среды вдоль всего наблюдаемого водотока. Следует отметить, что включение в региональную сеть мониторинга створов производственного контроля делает возможным эффективно задействовать значительные объемы данных, получаемых водопользователями, и оптимизировать финансовые затраты на проведение экологического мониторинга. Применение результатов производственного контроля в целях оценки негативного воздействия на водный объект необходимо для своевременного принятия решений [10].
Таким образом, общее загрязнение водного объекта и его антропогенной составляющей в местах впадения в принимающую реку или на границе области характеризуют устьевые (приграничные) створы, а в районах сбросов сточных вод — створы производственного контроля. Эта концепция позволила сократить и оптимизировать региональную сеть наблюдений, одновременно повысив ее информативность.
Модели и методы
Разработка концепции оптимизации наблюдательной сети изначально базировалась на анализе результатов наблюдений по сети государственного мониторинга в рамках полномочий субъекта Российской Федерации, функционирующей в 2012—2014 гг. и включающей 81 створ наблюдений на 48 водотоках Калужской области. Обобщенные данные по качеству воды в устьевых участках рек за этот период представлены в таблице 1. Качество воды оценено в соответствии с РД 52.24.643—2002 [4] с учетом обязательного перечня контролируемых показателей. В таблице приведены сведения по наихудшим характеристикам качества воды водотоков, установленным за период наблюдений.
Таблица 1
Характеристика общего загрязнения водотоков в устьевых створах
Качество воды Загрязненная Очень загрязненная Грязная Очень грязная Экстремально грязная
Количество створов 7 19 15 4 3
В качестве критериев для оптимизации региональной сети наблюдений были выбраны следующие:
1. Необходимость улучшения качества воды рек, характеризующегося градациями: экстремально грязная, очень грязная, грязная, очень загрязненная.
2. Проведение наблюдений по 17 показателям качества воды в устьевых участках выбранных рек. При этом оценки общего загрязнения проводятся по 15 показателям в соответствии с [4], а оценки антропогенного загрязнения — по 6 показателям, нормированным на 15 условных показателей для унификации градаций качества воды в обоих случаях.
3. Наличие производственного контроля качества воды наблюдаемых рек в местах сбросов сточных вод водопользователями в соответствии с утвержденными программами.
Результаты исследования
В результате проведенного анализа сформирован перечень рек, устьевые створы которых подлежат наблюдениям в рамках регионального мо-
ниторинга. В перечень вошли следующие реки, протекающие по территории Калужской области: Болва, Брынь, Городенка, Дырочная, Истья, Ки-евка, Медынка, Мышега, Нара Протва, Росвян-ка, Сечна, Страдаловка, Сухо древ, Терепец, Угра, Цыганка, Шаня, Яченка.
В таблице 2 представлена оценка качества воды выбранных водотоков в устьевых створах как общего загрязнения, так и его антропогенной составляющей по годам, а на рисунке 1 — обобщенная усредненная иллюстрация этих загрязнений в численных значениях удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) за весь период наблюдений.
Как видно из таблицы, существенного изменения в уровне общего загрязнения отдельных водотоков за период 2012—2020 гг. не наблюдается. Небольшие изменения качества воды отдельных водотоков в разные г оды находятся в переде -лах соседних градаций. Наиболее грязными являются реки Цыганка, Сечна, Дырочная и Киевка, качество воды в которых достаточно регулярно характеризуется как «экстремально грязная», а значения УКИЗВ для Цыганки максимальны
Таблица 2
Характеристики качества воды в устьевых створах мониторинга
Годы Болва Брынь Городенка Дырочная Истья Киевка Медынка Мышега Нара Протва Росвянка Сечна Страдаловка Суходрев Терепец Угра Цыганка Шаня Яченка
Общее загрязнение
2012 3 5 6 5 4 5 4 5 5 6 2 5 2 7 3
2013 3 5 6 5 5 3 5 4 4 5 5 5 5 5 4 7 4 4
2014 5 5 6 7 6 3 6 5 3 5 7 5 5 5 3 7 4 4
2018 5 5 5 5 5 3 4 5 4 7 5 4 3 4 7 3 3
2019 5 5 6 6 5 7 4 5 6 5 7 7 5 7 5 4 7 5 5
2020 4 5 5 6 6 6 2 3 5 5 7 5 5 5 5 2 7 4 5
Антропогенное загрязнение
2012 1 2 2 3 1 4 2 2 4 2 1 1 5 1 1
2013 1 2 3 3 3 1 2 1 2 1 4 2 2 3 1 4 1 1
2014 2 2 4 5 4 1 4 2 1 3 4 2 1 5 1 1
2018 2 2 2 2 3 1 2 2 1 3 2 1 1 1 5 1 1
2019 1 2 3 2 2 2 1 2 3 1 3 4 2 2 1 1 4 1 1
2020 1 2 3 2 3 2 1 1 2 2 2 2 1 1 1 1 4 1 2
Обозначения: 1 — условно чистая; 2 — слабо загрязненная; 3 — загрязненная; 4 — очень загрязненная; 5 — грязная; 6 — очень грязная; 7 — экстремально грязная.
УКИЗВ устьевых створов * Общее ^¿¿¿^ Антропогенное
Условно чистая ---Слабозагрязненная
► Загрязненная
Водотоки
Рис. 1. Обобщенная усредненная иллюстрация загрязнений в численных значениях УКИЗВ за весь период наблюдений
во все годы наблюдений. Также достаточно грязными являются реки Городенка, Истья, Мыше-га, Росвянка, Нара, в которых в отдельные годы качество воды характеризуется градацией «очень грязная», а значения УКИЗВ выше или около 6. Наиболее чистыми являются реки Медынка, Угра и Шаня, для которых качество воды соответствует преимущественно градациям загрязненная — очень загрязненная, а УКИЗВ находится на уровне 3.
Знание уровня общего загрязнения рек важно для оценки возможности производственного и хозяйственно-бытового использования воды, а также для безопасной жизнедеятельности обитателей водной среды и сохранения экосистемы независимо от природы и источников происхождения загрязняющих веществ. В то же время для улучшения качества водной среды необходимо установить источники загрязнения и оценить возможности сокращения их влияния. В первую очередь это относится к антропогенному загрязнению рек, снижение которого и является задачей управления природоохранной деятельностью.
Анализируя результаты антропогенной составляющей загрязнения воды, следует отметить, что такой вклад в загрязнение различается для разных водотоков. Наиболее антропогенно загрязненными являются реки Цыганка, Сечна, Росвянка, Киевка, Дырочная, Городенка. В этих реках антропогенный вклад в общее загрязнение составляет около 50 %, а для ряда рек этот вклад находится в диапазоне от 30 до 50 %. При этом более низкое антропогенное загрязнение рек Бол-ва, Медынка, Протва, Суходрев, Терепец, Угра, Шаня, Яченка (УКИЗВ меньше 1), по-видимому, обусловлено не внешними воздействиями, а внутренними биологическими процессами, происходящими в водотоке.
Что касается общего загрязнения, то, как было показано ранее [11], для большинства рек оно более значимо по сравнению с антропогенным в силу природных гидрогеологических особенностей региона, обуславливающих повышенное содержание в воде железа и марганца.
Основой антропогенного загрязнения водотоков, наблюдаемого в их устьевых участках, являются организованные и неорганизованные сбросы сточных вод. Выявление и минимизация этих сбросов в водные объекты заслуживают наиболее пристального внимания и при необходимости принятия управленческих решений. Результаты производственного контроля водопользователей позволяют установить влияние именно организованных сбросов.
На рисунке 2 представлены результаты расчета УКИЗВ в условных фоновых створах (створах до организованного сброса сточных вод) и створах воздействия (створах после сброса сточных вод) по показателям, принятым в качестве антропогенных и нормированным на 15 условных показателей для унификации градаций качества воды. Исходными данными для расчетов послужили отчеты водопользователей в рамках производственного экологического контроля.
Как видно из рисунка 2, организованные сбросы сточных вод осуществляются не во все наблюдаемые реки. Значимое воздействие, оказываемое организованными сбросами, наблюдается в реках Брынь, Городенка, Дырочная, Истья, Медынка, Нара, Протва, Терепец, Цыганка, Шаня. На остальных реках воздействие сточных вод менее значимо или отсутствует.
Сопоставление рисунков 1 и 2 показывает, что для отдельных рек наблюдается значительное загрязнение устьевых участков, несмотря на отсутствие организованных сбросов в эти реки (или
УКИЗВ условных фоновых створов и створов воздействия (по антропогенным показателям)
Условный фон к^и Воздействие -Условно чистая
Слабо загрязненная Загрязненная
Водотоки
Рис. 2. Результаты расчета УКИЗВ в условных фоновых створах
они малозначимы). Загрязнение устьев в таких случаях, по-видимому, обусловлено наличием незарегистрированных организованных сбросов, стоков с прибрежных территорий и влиянием загрязненных притоков. На существование таких неучтенных источников воздействие на водотоки указывает и то, что для отдельных выпусков сточных вод в условных фоновых створах качество воды бывает хуже или на уровне створов воздействия. Наличие таких источников воздействия не исключено и после зарегистрированных сбросов. Поэтому совокупная информация по качеству устьевых и антропогенно нагруженных створов побуждает к поиску и исследованию неучтенных источников загрязнения водотоков.
Выявление источников загрязнения поверхностных вод, исследование их свойств и причин возникновения с целью проведения оптимальных
природоохранных мероприятий рассматривается одной из первоочередных задач и в других регионах России [12].
Выводы
1. Рассмотрены принципы формирования региональной сети мониторинга, включающей наблюдения в соответствии с государственным мониторингом в рамках полномочий субъекта и производственного контроля водопользователей.
2. Оптимизированы показатели оценки качества воды и приведены обобщенные результаты мониторинга поверхностных водных объектов Калужской области.
3. Использование подхода позволяет получить развернутую информацию о состоянии водных объектов и основных причинах их загрязнения на всей протяженности водотоков.
Библиографический список
1. Постановление Правительства РФ от 10.04.2007 № 219 (ред. от 18.04.2014) «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов».
2. Молодык А. Д., Марин В. П., Маньшина И. В., Шошина Р. Р., Ваганов Г. А., Коржавый А. П. Концепция целевой региональной системы мониторинга поверхностных водных объектов // Наукоемкие технологии. — 2019. — Т. 20. — № 4. — С. 70—76.
3. Гостищев В. Д., Сахаров Р. Ю., Кузьмичев А. А. Современный подход к государственному мониторингу поверхностных водных объектов // Научный журнал РосНИИПМ. — 2012. — № 1 (5). — С. 157—165.
4. Метод комплексной оценки загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. РД 52.24.643— 2002.
5. Прохоров Ю. А., Падалка О. А., Молодык А. Д., Коржавый А. П., Система мониторинга и региональные особенности формирования основных характеристик водотоков Калужской области // Наукоемкие технологии. — 2016. — Т.17, № 19. — С. 66—71.
6. Экологический мониторинг. Калужская область. М1р//адтоЬ1ка1ща.ги/есо^у
7. Прохоров Ю. А., Молодык А. Д., Лыков И. Н., Маньшина И. В., Шошина Р. Р. Система регионального мониторинга поверхностных водных объектов на территории Калужской области // Проблемы региональной экологии. — 2020. — № 4. — С. 118—121.
8. Молодык А. Д., Маньшина И. В., Шошина Р. Р., Ваганов Г. А. Техногенное воздействие на поверхностные воды. Критерии выбора целевых региональных показателей техногенного воздействия // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. — 2019. — С. 15—17.
9. ГОСТ 17.1.3.07—82 Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков.
10. Лыков И. Н., Шестакова Г. А. Техногенные системы и экологический риск. — М.: Глобус, 2005. — 260 с.
11. Молодык А. Д., Падалка О. А., Лавриненко И. Г. Вклад техногенных и природных факторов в формирование гидрохимического состава поверхностных водотоков Калужской области // Состояние и охрана окружающей среды в Калуге: Сборник материалов. — 2014. — С. 22—24.
12. Шпейзер Г. М. Водно-экологический мониторинг и качество вод реки Ангары (под влиянием техногенеза) // Успехи современного естествознания. — 2004. — № 2. — С. 138—140.
REGIONAL NETWORK AND RESULTS OF REGIONAL MONITORING OF SURFACE WATER BODIES OF THE KALUGA REGION
Yu. A. Prokhorov, Leading Expert of the Ministry of Natural Resources and Environment of the Kaluga Region, prohorovya@adm.kaluga.ru, Kaluga, Russia,
A. D. Molodyk, Ph. D. in Chemistry, Scientific Consultant Firm "Ecoanalitika", ag.molodyk@yandex.ru, Kaluga, Russia, I. N. Lykov, Ph. D. in Biology, Dr. Habil, Professor, Scientific Director of the Institute of Natural Science and Medical Institute of K. E. Tsiolkovsky Kaluga State University, linprof47@yandex.ru, Kaluga, Russia,
I. V. Manshina, General Director of the Firm "Ecoanalytica", ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, Kaluga, Russia,
R. R. Shoshina, Ph. D. in Biology, Senior Researcherof Firm "Ecoanalytica", ecoanalyt.kaluga@yandex.ru, Kaluga, Russia,
V. E. Ivanova, Engineer of the Firm "Ecoanalytica" ecoanalyt. kaluga@yandex.ru, Kaluga, Russia
References
1. Postanovlenie Pravitelstva RF ot 10.04.2007 № 219 (red. ot 18.04.2014) "Ob utverzhdenii Polozheniya ob osushestvlenii go-sudarstvennogo monitoringa vodnyh obektov" [On the approval of the Regulation on the implementation of state monitoring of water bodies] [in Russian].
2. Molodyk A. D., Marin V. P., Manshina I. V., Shoshina R. R., Vaganov G. A., Korzhavyj A. P. Koncepciya celevoj regionalnoj sistemy monitoringa poverhnostnyh vodnyh obektov [Concept of the target regional system for monitoring of surface water bodies]. Naukoemkie tehnologii. 2019. Vol. 20. No. 4. P. 70—76 [in Russian].
3. Gostishev V. D., Sakharov R. Yu., Kuzmichyov A. A. Sovremennyj podhod k gosudarstvennomu monitoringu poverhnostnyh vodnyh obektov. [Modern approach to state monitoring of surface water bodies]. Nauchnyj zhurnal RosNIIPM. 2012. No. 1 (5). P. 157—165 [in Russian].
4. Metod kompleksnoj ocenki zagryaznennosti poverhnostnyh vod po gidrohimicheskim pokazatelyam. RD 52.24.643—20024. [Method for a comprehensive assessment of surface water pollution by hydrochemical indicator] [in Russian].
5. Prokhorov Yu. A., Padalka O. A., Molodyk A. D., Korzhavyi A. P., Sistema monitoringa i regionalnye osobennosti formi-rovaniya osnovnyh harakteristik vodotokov Kaluzhskoj oblasti [Monitoring system and regional features of the formation of the main characteristics of watercourses in the Kaluga Region]. Naukoemkie tehnologii. 2016. Vol. 17. No. 19. P. 66—71 [in Russian].
6. "Ekologicheskij monitoring". Kaluzhskaya oblast. ["Environmental monitoring". The Kaluga Region]. htpp//admoblkalu-ga.ru/ecology [in Russian].
7. Prokhorov Yu. A., Molodyk A. D., Lykov I. N., Manshina I. V., Shoshina R. R. Sistema regionalnogo monitoringa poverh-nostnyh vodnyh obektov na territorii Kaluzhskoj oblasti [The system of regional monitoring of surface water bodies in the Kaluga Region]. Problemy regionalnoj ekologii. No. 4. 2020. P. 118—121 [in Russian].
8. Molodyk A. D., Manshina I. V., Shoshina R. R., Vaganov G. A. Tehnogennoe vozdejstvie na poverhnostnye vody. Kriterii vybora celevyh regionalnyh pokazatelej tehnogennogo vozdejstviya [Technogenic impact on the surface waters. Criteria for selecting target regional indicators of technogenic impact]. Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge. Sbornik materi-alov. 2019. P. 15—17 [in Russian].
9. GOST 17.1.3.07—82 Ohrana prirody. Gidrosfera. Pravila kontrolya kachestva vody vodoemov i vodotokov [Protection of Nature. Hydrosphere. Water quality control rules for reservoirs and streams] [in Russian].
10. Lykov I. N., Shestakova G. A. Tehnogennye sistemy i ekologicheskij risk. [Technogenic systems and environmental risk]. Moscow, Globus. 2005. 260 p. [in Russian].
11. Molodyk A. D., Padalka O. A., Lavrinenko I. G. Vklad tehnogennyh i prirodnyh faktorov v formirovanie gidrohimicheskogo sostava poverhnostnyh vodotokov Kaluzhskoj oblasti [Contribution of technogenic and natural factors to the formation of the hydrochemical composition of surface watercourses in the Kaluga Region]. Sostoyanie i ohrana okruzhayushej sredy v Kaluge. Sbornik materialov. 2014. P. 22—24 [in Russian].
12. Shpeizer G. M. Vodno ekologicheskij monitoring i kachestvo vod reki Angary (pod vliyaniem tehnogeneza) [Water and ecological monitoring and water quality of the Angara River (under the influence of technogenesis)]. Uspehi sovremennogo est-estvoznaniya. 2004. No. 2. P. 138—140 [in Russian].
